DE102011080934A1 - Method for metallizing polymer layer systems and polymer layer systems - Google Patents

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Thomas Brettschneider
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Abstract

Die Erfindung schafft Verfahren zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen und ein entsprechende Polymerschichtsysteme. Das Verfahren enthält gemäß einem Aspekt die Schritte: Bilden eines Schichtstapels (1, 2, 3; 1, 2, 3'; 1, 2, 3''; 1a, 2a, 3a; 1c, 2c, 3c, 3d) mit einem Polymersubstrat (1; 1a; 1c), einer Metallfolie (3; 3'; 3''; 3a; 3c, 3d) und einer dazwischenliegenden Polymermembran (2; 2a; 2c); Bilden von einem oder mehreren Strukturbereichen (6; 6'''; 6''''; 6a; 6c, 6d) in der Metallfolie (3; 3'; 3''; 3a; 3c, 3d) mittels eines ersten Laserbestrahlungsschrittes (L2; L2'); und Entfernen der Metallfolie (3; 3'; 3''; 3a; 3c, 3d) aus einem zu dem oder den Strukturbereichen (6; 6'''; 6''''; 6a; 6c, 6d) komplementären Bereich (6'). Das Verfahren enthält gemäß einem weiteren Aspekt die Schritte: Bilden eines Schichtstapels (1, 2, 3'; 1, 2, 3'') mit einem Polymersubstrat (1), einer strukturierten, zumindest bereichsweise mit Perforationen (4; 4') versehenen Metallfolie (3'; 3'') und einer dazwischenliegenden Polymermembran (2); wobei nach dem Bilden des Schichtstapels (1, 2, 3'; 1, 2, 3'') ein Laserbestrahlungsschritt (L1) durch eine von der Polymermembran (2) abgewandte Oberfläche (O1) des Polymersubstrats (1) durchgeführt wird, wodurch eine Schweißverbindung zwischen dem Polymersubstrat (1) und der Polymermembran (2) entsteht; und wobei die Polymermembran (2) beim zweiten Laserbestrahlungsschritt (L1) in die Perforationen (4; 4') einfließt und Stege (2a; 2a') ausbildet.The invention provides methods for metallizing polymer layer systems and a corresponding polymer layer systems. The method according to one aspect includes the steps of: forming a layer stack (1, 2, 3; 1, 2, 3 '; 1, 2, 3' '; 1a, 2a, 3a; 1c, 2c, 3c, 3d) with a layer stack Polymer substrate (1; 1a; 1c), a metal foil (3; 3 '; 3' '; 3a; 3c, 3d) and an intervening polymer membrane (2; 2a; 2c); Forming one or more structural regions (6; 6 '' '; 6' '' '; 6a; 6c, 6d) in the metal foil (3; 3'; 3 ''; 3a; 3c, 3d) by means of a first laser irradiation step (FIG. L2, L2 '); and removing the metal foil (3; 3 '; 3' '; 3a; 3c, 3d) from a region which is complementary to the structural region or regions (6; 6' ''; 6 '' '; 6a; 6c, 6d) ( 6 '). According to a further aspect, the method includes the steps of forming a layer stack (1, 2, 3 ', 1, 2, 3' ') with a polymer substrate (1), a structured, at least partially perforated (4, 4') Metal foil (3 ', 3' ') and an intermediate polymer membrane (2); wherein, after forming the layer stack (1, 2, 3 '; 1, 2, 3' '), a laser irradiation step (L1) is performed through a surface (O1) of the polymer substrate (1) facing away from the polymer membrane (2), thereby producing a laser irradiation step Welded connection between the polymer substrate (1) and the polymer membrane (2) is formed; and wherein the polymer membrane (2) in the second laser irradiation step (L1) flows into the perforations (4; 4 ') and forms webs (2a; 2a').

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen und entsprechende Polymerschichtsysteme.The invention relates to methods for metallizing polymer layer systems and corresponding polymer layer systems.

Stand der TechnikState of the art

Integrierte mikrofluidische Bauteile, z.B. Lab-on-a-Chip-Systeme in der Medizintechnik, bestehen häufig aus einem polymeren Mehrschichtaufbau mit eingeschlossenen mikrofluidischen Strukturen, wie z.B. Kanälen und Kammern.Integrated microfluidic components, e.g. Lab-on-a-chip systems in medical technology often consist of a polymeric multilayer structure with entrapped microfluidic structures, such as e.g. Channels and chambers.

Neben optischen Sensorsystemen als Schnittstelle zur Außenwelt gibt es vermehrt Bestrebungen, auf dem Chip integrierte elektrische Detektionssysteme zu etablieren. Dies erfordert eine Integration elektrischer Leiterbahnen und Kontaktierungsmöglichkeiten im Polymerschichtsystem. Weiterhin lassen sich mit Metallisierungsprozessen für Polymerschichtsysteme u.a. auch Elektroden an den Kanalwänden realisieren, um Messungen am betreffenden Fluid durchzuführen.In addition to optical sensor systems as an interface to the outside world, there are increasing efforts to establish integrated on the chip electrical detection systems. This requires an integration of electrical interconnects and contacting possibilities in the polymer layer system. Furthermore, with metallization processes for polymer layer systems u.a. Also, realize electrodes on the channel walls to perform measurements on the fluid in question.

Für die Metallisierung von Polymeren gibt es eine Reihe von Verfahren, wie z.B. Sputtern, lithographische Verfahren, Laserablation, Lasersintern, Molded Interconnect Devices (3D-MID), Siebdruck mit leitfähigen Pasten, Inkjet-Verfahren usw.For the metallization of polymers there are a number of methods, e.g. Sputtering, lithographic processes, laser ablation, laser sintering, molded interconnect devices (3D-MID), screen printing with conductive pastes, inkjet processes, etc.

Die JP-2004232045 A offenbart ein Sputter-Verfahren zum Sputtern von Metallfilmen auf ein Polymer.The JP-2004232045 A discloses a sputtering process for sputtering metal films onto a polymer.

Aus Sensors and Actuators A 134 (2007), Seiten 161 bis 168 ist eine Inkjet-Technik mit leitfähiger Tinte für die Metallisierung von Polymeren bekannt. Out Sensors and Actuators A 134 (2007), pages 161-168 is an inkjet technique with conductive ink for the metallization of polymers known.

Die DE 10 2008 040 882 A1 beschreibt ein Verfahren zum Heißprägen von Leiterbahnen auf Polymersubstrate. Dabei erfolgt der Prägevorgang mit einer auf dem Polymersubstrat ausgelegten Metallfolie, die einseitig für eine verbesserte Haftung des Polymers mit aufgewachsenen Dendriten versehen ist. Beim Prägevorgang wird eine Haftung zwischen dem Polymer und der Metallfolie erreicht und gleichzeitig die Metallfolie an vorgegebenen Stellen getrennt, um eine elektrisch isolierte Leiterbahnen zu erzeugen.The DE 10 2008 040 882 A1 describes a method for hot stamping printed conductors on polymer substrates. The embossing process is carried out with a metal foil laid on the polymer substrate, which is provided on one side for improved adhesion of the polymer with grown dendrites. During the embossing process, adhesion between the polymer and the metal foil is achieved and at the same time the metal foil is separated at predetermined locations in order to produce an electrically insulated conductor tracks.

Die DE 103 50 568 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Folienkabeln und Leiterbahnträgern für gedruckte Schaltungen, wobei eine thermoplastische Kunststoffträgerfolie oder thermoplastische Leiterplatte oder ein thermoplastischer Multilayer mit Leiterbahnen durch Laserstrahlung mit einer thermoplastischen Deckfolie verschweißt wird.The DE 103 50 568 A1 discloses a method of producing film cords and printed circuit board substrates, wherein a thermoplastic plastic film or thermoplastic circuit board or a thermoplastic multilayer with conductor tracks is laser welded to a thermoplastic cover film.

Die DE 10 25 570 A1 offenbart ein Verfahren, wobei Oberflächen von Kunststoffen unter Zuhilfenahme von Laserstrahlen mit elektrischen Leiterbahnen versehen werden.The DE 10 25 570 A1 discloses a method wherein surfaces of plastics are provided with the aid of laser beams with electrical traces.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung schafft Verfahren zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen nach Anspruch 1 bzw. 10 und Polymerschichtsysteme nach Anspruch 12, 14 bzw. 15.The invention provides methods for metallizing polymer layer systems according to claim 1 or 10 and polymer layer systems according to claim 12, 14 and 15, respectively.

Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.Preferred developments are the subject of the respective subclaims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Metallstrukturbereiche durch einen einfachen Laserschweißprozess in ein Polymerschichtsystem mit einem Polymersubstrat und einer Polymermembran zu integrieren. Entsprechend strukturiert können die Metallstrukturbereiche beispielsweise als Leiterbahnen, Elektroden, Heizstrukturen und Kontaktflächen beispielsweise zur Flip-Chip-Kontaktierung eines elektrischen Bauteils dienen.The present invention makes it possible to integrate metal structure regions by a simple laser welding process into a polymer layer system having a polymer substrate and a polymer membrane. Structured correspondingly, the metal structure regions can serve, for example, as conductor tracks, electrodes, heating structures and contact surfaces, for example for flip-chip contacting of an electrical component.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform lässt sich durch Laserdurchstrahlschweißen in einem einzigen Schritt eine Verbindung zwischen der Metallfolie und der Polymermembran sowie der Polymermembran und dem Polymersubstrat erstellen. An der Grenzschicht zwischen Polymermembran und Polymersubstrat wird eine Fügung nach dem Laserschweißprinzip, d.h. Erhitzung über die Glasübergangstemperatur und Vermischung der beiden Materialien, erreicht. An der Grenzschicht zwischen Metallfolie und Polymermembran kann zwar keine Durchmischung stattfinden, dennoch erhält man eine Haftung (Adhäsion).In a preferred embodiment, by laser transmission welding in a single step, a connection between the metal foil and the polymer membrane and the polymer membrane and the polymer substrate can be created. At the interface between the polymer membrane and the polymer substrate, a laser welding principle joining, i. Heating above the glass transition temperature and mixing of the two materials achieved. Although no mixing takes place at the boundary layer between metal foil and polymer membrane, adhesion (adhesion) is nevertheless obtained.

Es ergibt sich ein großer Vorteil bezüglich Kosten und Aufwand gegenüber dem bisher bekannten Stand der Technik.There is a great advantage in terms of cost and effort compared to the previously known prior art.

Insbesondere ist es möglich, unbeschichtete Metallfolien zu benutzen, z.B. handelsübliche Aluminiumfolien. Es sind keine speziellen Zusatzmaterialien nötig, wie z.B. leitfähige Tinte beim Inkjet-Verfahren bzw. Paste beim Siebdruckverfahren. Durch die Möglichkeit der Strukturierung per Laser sind keine an das Leiterbahndesign gebundenen Masken oder Werkzeuge nötig, wie das bei Lithographie, Sputtern bzw. Heißprägen der Fall ist.In particular, it is possible to use uncoated metal foils, e.g. commercial aluminum foils. There are no special additional materials needed, such as conductive ink in the inkjet process or paste in the screen printing process. Due to the possibility of structuring by laser, no masks or tools that are bound to the printed circuit design are necessary, as is the case with lithography, sputtering or hot stamping.

Da die Polymerschichten bereits mit dem Laserdurchstrahlschweißen gefügt werden können, ist die Herstellung einer strukturierten Metallisierung mit wenigen zusätzlichen Schritten möglich.Since the polymer layers can already be joined by laser transmission welding, it is possible to produce a structured metallization with a few additional steps.

Der Prozess ist mehrlagenfähig, d.h. Schichten aus Polymermembran und strukturierter Metallfolie können sich abwechseln. Es gibt keine nennenswerten Einschränkungen bezüglich der realisierbaren Geometrie der Strukturierung. Im Falle des oben genannten Heißprägens von Leiterbahnen sind beispielsweise Krümmungen von Leiterbahnen problematisch, was bei der vorliegenden Erfindung nicht der Fall ist. The process is multilayer-capable, ie layers of polymer membrane and structured metal foil can alternate. There are no appreciable restrictions on the feasible geometry of the structuring. In the case of the above-mentioned hot stamping of printed conductors, for example, curvatures of printed conductors are problematic, which is not the case with the present invention.

Die Dicke der Metallfolie lässt sich über einen weiten Bereich an die entsprechende Anwendung anpassen.The thickness of the metal foil can be adapted over a wide range to the appropriate application.

Durch entsprechend metallisierte Flächen können biochemische Reaktionen, beispielsweise in einem Lab-on-a-Chip, lokal beeinflusst werden, z.B. durch das Fließen eines Stroms oder das Wirken als Katalysator.Corresponding metallized surfaces can locally influence biochemical reactions, for example in a Lab-on-a-Chip, e.g. by flowing a current or acting as a catalyst.

Allgemein haben die erfindungsgemäßen Systeme den weiteren Vorteil, dass durch die Verbindung der Metallfolie über die Polymermembran mit dem Polymersubstrat automatisch eine Stressentkopplung der Leiterbahnen aufgrund der Flexibilität der Polymermembran gewährleistet werden kann. So kann sichergestellt werden, dass elektrische Kontakte bzw. Leiterbahnen o.ä. auch beim Durchlaufen von Temperaturzyklen unbeschädigt bleiben.In general, the systems according to the invention have the further advantage that the connection of the metal foil over the polymer membrane with the polymer substrate automatically ensures stress decoupling of the conductor tracks on account of the flexibility of the polymer membrane. So it can be ensured that electrical contacts or traces or similar. also remain undamaged when passing through temperature cycles.

Im Gegensatz zum Gegenstand der DE 10 25 570 A1 kann eine laserbasierte Strukturierung der Metallfolie nach dem Verbinden mit der Polymeroberfläche erfolgen. Hierdurch entfällt das Problem der Ausrichtung einer vorher strukturierten Metallfolie bzgl. der darunterliegenden Oberfläche. Dadurch ist es möglich, beispielsweise Leiterbahnen an im Polymer vorhanden Kanälen und Kavitäten sehr genau auszurichten.In contrast to the subject of DE 10 25 570 A1 For example, a laser-based structuring of the metal foil can take place after bonding to the polymer surface. This eliminates the problem of aligning a previously structured metal foil with respect to the underlying surface. This makes it possible, for example, to align conductor tracks to channels and cavities present in the polymer very precisely.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert. Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the figures.

Es zeigen:Show it:

1a)–d) schematische Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 1a) und b) im Querschnitt und 1c) und d) in Aufsicht auf den metallisierten Bereich; 1a) -D) schematic views for explaining a method for metallizing polymer layer systems according to a first embodiment of the present invention, namely 1a) and b) in cross section and 1c) and d) in plan view of the metallized area;

2a)–c) schematische Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 2a) und b) im Querschnitt und 2c) in Aufsicht auf den metallisierten Bereich; 2a) -C) are schematic views for explaining a method for metallizing polymer layer systems according to a second embodiment of the present invention, namely 2a) and b) in cross section and 2c) in view of the metallized area;

3 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 a schematic cross-sectional view for explaining a method for metallizing polymer layer systems according to a third embodiment of the present invention;

4 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 4 a schematic cross-sectional view for explaining a method for metallizing polymer layer systems according to a fourth embodiment of the present invention;

5 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Polymerschichtsystems gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 5 a schematic cross-sectional view for explaining a polymer layer system according to a fifth embodiment of the present invention;

6 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Polymerschichtsystems gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 6 a schematic cross-sectional view for explaining a polymer layer system according to a sixth embodiment of the present invention;

7 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Polymerschichtsystems gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 7 a schematic cross-sectional view for explaining a polymer layer system according to a seventh embodiment of the present invention;

8a)–d) schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Polymerschichtsystems gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 8a) D) schematic cross-sectional views for explaining a polymer layer system according to an eighth embodiment of the present invention; and

9a)–c) schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Polymerschichtsystems gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9a) -C) are schematic cross-sectional views for explaining a polymer layer system according to a ninth embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.In the figures, like reference numerals designate the same or functionally identical elements.

1a)–d) sind schematische Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 1a) und b) im Querschnitt und 1c) und d) in Aufsicht auf den metallisierten Bereich. 1a) -D) are schematic views for explaining a method for metallizing polymer layer systems according to a first embodiment of the present invention, namely 1a) and b) in cross section and 1c) and d) in plan view of the metallized area.

In 1a) bezeichnet Bezugszeichen 1 ein transparentes Polymersubstrat, 2 eine lichtabsorbierende Polymermembran und 3 eine Metallfolie.In 1a) denotes reference numeral 1 a transparent polymer substrate, 2 a light absorbing polymer membrane and 3 a metal foil.

Aus dem Polymersubstrat 1, der Polymermembran 2 und der Metallfolie 3 ist ein Schichtstapel auf einer Unterlage U gebildet. Die Grenzfläche zwischen der Metallfolie 3 und der Polymermembran 2 ist mit Bezugszeichen AL gekennzeichnet, wohingegen die Grenzfläche zwischen Polymermembran 2 und Polymersubstrat 1 mit Bezugszeichen AM gekennzeichnet ist. Bezugszeichen O1 bezeichnet die der Polymermembran 2 abgewandte Oberfläche des Polymersubstrats 1.From the polymer substrate 1 , the polymer membrane 2 and the metal foil 3 a layer stack is formed on a base U. The interface between the metal foil 3 and the polymer membrane 2 is designated by reference AL, whereas the interface between polymer membrane 2 and polymer substrate 1 marked with the reference AM. Reference symbol O1 denotes that of the polymer membrane 2 remote surface of the polymer substrate 1 ,

Als Polymersubstrat 1 lassen sich beispielsweise Thermoplaste, wie z.B. PC, PP, PE, PMMA, COP, COC usw. verwenden. Als Polymermembran eignen sich thermoplastische Elastomere sowie Thermoplaste. Als Metallfolie eignen sich u.a. Aluminiumfolie, Kupferfolie, Goldfolie, Silberfolie usw.As a polymer substrate 1 For example, thermoplastics such as PC, PP, PE, PMMA, COP, COC etc. can be used. Suitable polymer membranes are thermoplastic elastomers and thermoplastics. Aluminum foil, copper foil, gold foil, silver foil etc. are suitable as metal foil.

Beispielhafte Abmessungen im Schichtstapel sind eine Dicke des Polymersubstrats 1 zwischen 0,5 und 3 mm, eine Dicke der Polymermembran 2 zwischen 25 und 300 µm und eine Dicke der Metallfolie 3 zwischen 5 und 500 µm. Die Breite der Leiterbahn 6 beträgt typischerweise 20 µm bis 5 mm. Die laterale Abmessung der Struktur gemäß 1a) beträgt beispielsweise 10 × 10 bis 100 × 100 mm2.Exemplary dimensions in the layer stack are a thickness of the polymer substrate 1 between 0.5 and 3 mm, a thickness of the polymer membrane 2 between 25 and 300 microns and a thickness of the metal foil 3 between 5 and 500 μm. The width of the track 6 is typically 20 μm to 5 mm. The lateral dimension of the structure according to 1a) is for example 10 × 10 to 100 × 100 mm 2 .

Im Prozesszustand gemäß 1a) erfolgt ein Laserbestrahlungsschritt L1 durch die von der Polymermembran 2 abgewandte Oberfläche O1 des Polymersubstrats 1, wodurch eine Schweißverbindung zwischen dem Polymersubstrat 1 und der Polymermembran 2 entsteht. Während des Laserbestrahlungsschritts L1 werden die Polymermembran 2 und das angrenzende Polymersubstrat 1 verflüssigt, und durch die Vermischung und Interdiffusion der Makromoleküle entsteht eine Schweißverbindung bzw. Fügeverbindung. Gleichzeitig wird bei diesem Laserbestrahlungsschritt L1 in Kombination mit einem vorgegebenen Anpressdruck eine Haftung (Adhäsion) zwischen der Metallfolie 3 und der Polymermembran 2 erreicht.In the process state according to 1a) a laser irradiation step L1 is performed by that of the polymer membrane 2 opposite surface O1 of the polymer substrate 1 , whereby a welded joint between the polymer substrate 1 and the polymer membrane 2 arises. During the laser irradiation step L1, the polymer membrane becomes 2 and the adjacent polymer substrate 1 liquefied, and the mixing and interdiffusion of macromolecules creates a welded joint or joint. At the same time, in this laser irradiation step L1, adhesion (adhesion) between the metal foil is combined with a predetermined contact pressure 3 and the polymer membrane 2 reached.

Um die Adhäsion zwischen der Metallfolie 3 und der Polymermembran 2 zu erhöhen, kann vor der Bildung des Schichtstapels 1, 2, 3 eine Plasmareinigung bzw. -aktivierung der Oberflächen von Polymermembran 2 und Metallfolie 3 an der Grenzfläche AL durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Aufrauen der Metallfolie 3 an der Grenzfläche AL durchgeführt werden, beispielsweise mit einer entsprechenden Laserbehandlung.To the adhesion between the metal foil 3 and the polymer membrane 2 can increase before the formation of the layer stack 1 . 2 . 3 a plasma cleaning or activation of the surfaces of polymer membrane 2 and metal foil 3 be carried out at the interface AL. Alternatively or additionally, a roughening of the metal foil 3 be performed at the interface AL, for example, with a corresponding laser treatment.

Eine verbesserte Haftung (Adhäsion) kann ebenfalls durch Verwendung von Metallfolien erreicht werden, die speziell beschichtet wurden, z.B. mit Siegellack, Klebstoff (beispielsweise Resin-Coated Copper RCC) oder mit aufgewachsenen dendritischen Strukturen (Elektroplattierung) bzw. Schwarzoxid-Beschichtung.Improved adhesion can also be achieved by using metal foils which have been specially coated, e.g. with sealing wax, adhesive (eg Resin-Coated Copper RCC) or with grown dendritic structures (electroplating) or black oxide coating.

Weiter mit Bezug auf 1b) wird der Schichtstapel 1, 2, 3 in verbundenem Zustand nach dem Laserbestrahlungsschritt L1 auf der Unterlage U umgedreht und ein weiterer Laserbehandlungsschritt L2 auf der der Polymermembran 2 abgewandten Oberfläche O2 der Metallfolie 3 durchgeführt. In einer alternativen Ausführungsform kann der Laserbehandlungsschritt L2 auch durch einen weiteren Laser von der Unterseite erfolgen, ohne dass ein Umdrehen erforderlich ist.Continue with reference to 1b) becomes the layer stack 1 . 2 . 3 in the connected state after the laser irradiation step L1 on the base U turned over and another laser treatment step L2 on the polymer membrane 2 opposite surface O2 of the metal foil 3 carried out. In an alternative embodiment, the laser treatment step L2 can also be done by another laser from the bottom, without turning around is required.

Beim Laserbehandlungsschritt L2 werden ein oder mehrere Strukturbereiche 6 in der Metallfolie 3 gebildet, beispielsweise Leiterbahnen. Dabei umfährt der Laserstrahl den Strukturbereich 6 und bildet an seinem Rand eine entsprechende Schnittlinie LL in der Metallfolie 3, entlang derer die Metallfolie 3 durchgetrennt ist. Der Zustand nach Beendigung des Laserbehandlungsschritts L2 ist in 1c) dargestellt.The laser treatment step L2 becomes one or more structural areas 6 in the metal foil 3 formed, for example, conductor tracks. The laser beam bypasses the structural area 6 and forms at its edge a corresponding cutting line LL in the metal foil 3 along which the metal foil 3 is severed. The state after completion of the laser treatment step L2 is in 1c) shown.

Weiter mit Bezug auf 1d) lässt sich der zu dem Strukturbereich 6 in Form der Leiterbahn komplementäre Bereich 6' der Metallfolie nach Beendigung des Laserbehandlungsschritts L2 abziehen und somit entfernen. Damit die Polymermembran 2 beim Abziehen unbeschädigt bleibt, muss die Adhäsionskraft der vollflächigen Verbindung entlang der Grenzfläche AL bei der Stapelbildung entsprechend gewählt werden.Continue with reference to 1d) can be the to the structural area 6 in the form of the conductor track complementary area 6 ' remove the metal foil after completion of the laser treatment step L2 and thus remove. So that the polymer membrane 2 remains undamaged when peeling, the adhesion of the full-surface connection along the boundary surface AL in stacking must be selected accordingly.

Der Endzustand mit dem Strukturbereich 6 in Form der Leiterbahn auf der Polymermembran 2 nach Entfernen des komplementären Bereichs 6' ist in 1d) gezeigt.The final state with the structure area 6 in the form of the track on the polymer membrane 2 after removing the complementary area 6 ' is in 1d) shown.

Bei einer alternativen Ausführungsform kann während des Laserbehandlungsschritts L1 auch nur der Strukturbereich 6 erhitzt werden, welcher nach dem Laserbehandlungsschritt L2 metallisiert zurückbleiben soll. Auf diese Weise löst sich der komplementäre Bereich 6‘ nach dem Schritt L2 sofort von der Oberfläche und es ist kein zusätzlicher Schritt notwendig, um die überschüssige Metallfolie 3 abzuziehen. Bei diesem Vorgehen ist es möglich, dass beim Schritt L2 auch die Polymermembran 2 durchtrennt wird und sich die Polymermembran 2 zusammen mit Metallfolie 3 im komplementären Bereich 6‘ ablöst. Um dies zu verhindern (die Polymermembran kann weitere Funktionen erfüllen), kann zunächst ein Schichtaufbau bestehend aus Polymersubstrat 1 und Polymermembran 2 mit Laserdurchstrahlschweißen auf allen Bereichen des Polymersubstrats 1 verbunden werden und anschließend der Metallisierungsvorgang durchgeführt werden, indem die Metallfolie 3 auf die Polymermembran 2 aufgelegt wird und nur der Strukturbereich 6 im Laserbehandlungsschritt L1 erhitzt wird.In an alternative embodiment, only the structural area may be during the laser treatment step L1 6 are heated, which should remain metallized after the laser treatment step L2. In this way, the complementary area dissolves 6 ' after the step L2 immediately from the surface and there is no additional step necessary to remove the excess metal foil 3 deducted. In this procedure, it is possible that in step L2, the polymer membrane 2 is severed and the polymer membrane 2 together with metal foil 3 in the complementary area 6 ' replaces. In order to prevent this (the polymer membrane can fulfill further functions), a layer structure consisting of polymer substrate can initially be used 1 and polymer membrane 2 with laser transmission welding on all areas of the polymer substrate 1 and then the metallization process are performed by the metal foil 3 on the polymer membrane 2 is hung up and only the structural area 6 is heated in the laser treatment step L1.

2a)–c) sind schematische Ansichten zur Erläuterung eines Verfahrens zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar 2a) und b) im Querschnitt und 2c) in Aufsicht auf den metallisierten Bereich. 2a) -C) are schematic views for explaining a method for metallizing polymer layer systems according to a second embodiment of the present invention, namely 2a) and b) in cross section and 2c) in plan view of the metallized area.

Wie in 2a) dargestellt, ist bei der zweiten Ausführungsform eine transparente Einspanneinrichtung 15a, 15b, beispielsweise in Form zweier entsprechender transparenter Platten, vorgesehen, um den Schichtstapel 1, 2, 3 während des Laserbehandlungsschritts L1 einzuspannen und damit die Adhäsion bzw. die Schweißverbindung stabiler zu gestalten. As in 2a) is shown in the second embodiment, a transparent clamping device 15a . 15b , For example, in the form of two corresponding transparent plates, provided to the layer stack 1 . 2 . 3 during the laser treatment step L1 clamp and thus to make the adhesion or the weld more stable.

Gemäß 2b) wird der Laserbehandlungsschritt L2' bei der zweiten Ausführungsform anders als bei der ersten Ausführungsform durchgeführt. Insbesondere erfolgt bei der zweiten Ausführungsform im Laserbehandlungsschritt L2' eine Laserablation des komplementären Bereich 6', was schließlich zum in 2c) gezeigten Zustand führt.According to 2 B) For example, the laser treatment step L2 'in the second embodiment is performed differently from the first embodiment. In particular, in the second embodiment laser ablation of the complementary region takes place in the laser treatment step L2 ' 6 ' what finally to in 2c) shown state leads.

Die Haftung des Strukturbereichs 6 in Form der Leiterbahn kann wie bei der ersten Ausführungsform durch Verwendung unterschiedlicher Bestrahlungsintensitäten bzw. Bestrahlungsraster bedarfsgerecht eingestellt werden.The adhesion of the structural area 6 in the form of the conductor can be adjusted as needed by using different irradiation intensities or irradiation grid as in the first embodiment.

3 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a method of metallizing polymer layer systems according to a third embodiment of the present invention. FIG.

Bei der dritten Ausführungsform gemäß 3 ist der Zustand unmittelbar nach dem Laserbehandlungsschritt L1 zum Erstellen der Schweißverbindung zwischen Polymersubstrat 1 und Polymermembran 2 dargestellt.In the third embodiment according to 3 is the state immediately after the laser treatment step L1 for creating the welded joint between polymer substrate 1 and polymer membrane 2 shown.

Bei dieser dritten Ausführungsform wurde die Metallfolie 3' vor der Bildung des Schichtstapels 1, 2, 3' mit Perforationen 4, beispielsweise Löchern, versehen. Derartige Perforationen 4 können entweder vollflächig vorgesehen werden oder nur in gewissen Bereichen, wo später eine erhöhte Haftung gewünscht ist, beispielsweise nur in den Leiterbahnbereichen.In this third embodiment, the metal foil 3 ' before the formation of the layer stack 1 . 2 . 3 ' with perforations 4 , For example, holes provided. Such perforations 4 can be provided either over the entire surface or only in certain areas, where later increased adhesion is desired, for example, only in the conductor track areas.

Die Durchmesser der löchrigen Strukturen mit den Perforationen 4 in der Metallfolie 3' betragen beispielsweise 5 bis 200 µm.The diameter of the holey structures with the perforations 4 in the metal foil 3 ' be for example 5 to 200 microns.

Während des Laserbehandlungsschritts L1 verflüssigt sich die Polymermembran 2 und breitet sich durch die Perforationen 4 in Form von Stegen 2a aus. Nach dem Abkühlen sorgen diese Stege 2a für eine verstärkte Verbindung zwischen der Metallfolie 3' und der Polymermembran 2.During the laser treatment step L1, the polymer membrane liquefies 2 and spreads through the perforations 4 in the form of bars 2a out. After cooling, these webs provide 2a for a reinforced connection between the metal foil 3 ' and the polymer membrane 2 ,

Beispielsweise lassen sich die Perforationen 4 gemäß 3 durch einen entsprechenden Stanzvorgang in die Metallfolie 3' einbringen.For example, the perforations can be 4 according to 3 by a corresponding punching process in the metal foil 3 ' contribute.

4 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a method of metallizing polymer layer systems according to a fourth embodiment of the present invention. FIG.

Bei der vierten Ausführungsform gemäß 4 sind die Perforationen mit Bezugszeichen 4' und die Stege mit Bezugszeichen 2a' bezeichnet und wurden mittels eines Lasers in die Metallfolie 3'' eingebracht. Durch diese Art der Laserperforation der Metallfolie 3'' von der der Polymermembran 2 abgewandten Seite ergeben sich kraterförmige bzw. kegelförmige Perforationen 4', welche sich zu der von der Polymermembran 2 abgewandten Seite hin aufweiten, wodurch sich eine weiter verbesserte Verbindung zwischen Metallfolie 3'' und Polymermembran 2 ergibt.In the fourth embodiment according to 4 are the perforations with reference numerals 4 ' and the webs with reference numerals 2a ' designated and were by means of a laser in the metal foil 3 '' brought in. By this type of laser perforation of the metal foil 3 '' from that of the polymer membrane 2 turned away side crater-shaped or conical perforations arise 4 ' which is that of the polymer membrane 2 Widen the opposite side, resulting in a further improved connection between metal foil 3 '' and polymer membrane 2 results.

Die Durchmesser der löchrigen Strukturen mit den Perforationen 4' in der Metallfolie 3'' betragen beispielsweise ebenfalls 5 bis 200 µm.The diameter of the holey structures with the perforations 4 ' in the metal foil 3 '' For example, also be 5 to 200 microns.

5 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a method of metallizing polymer film systems according to a fifth embodiment of the present invention. FIG.

Bei der fünften Ausführungsform gemäß 5 wurde die Metallfolie 3' nach der Durchführung des Laserbehandlungsschritts L1 ausgehend vom Zustand gemäß 3 zu einer entsprechenden Leiterbahn 6''' strukturiert. Da die Perforationen 4 nur im Bereich der Leiterbahn 6''' vorgesehen sind, ließ sich der komplementäre Bereich 6' nach dem Laserbehandlungsschritt L2 einfach entfernen.In the fifth embodiment according to 5 became the metal foil 3 ' after the execution of the laser treatment step L1, starting from the state according to FIG 3 to a corresponding trace 6 ''' structured. Because the perforations 4 only in the area of the track 6 ''' are provided, the complementary area settled 6 ' simply remove after the laser treatment step L2.

6 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Polymerschichtsystems gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a polymer layer system according to a sixth embodiment of the present invention. FIG.

Bei der sechsten Ausführungsform ist auf die in 5 gezeigte fünfte Ausführungsform zusätzlich ein Polymersubstratdeckel 10 auf die Seite mit der strukturierten Leiterbahn 6''' erst aufgebracht und dann verschweißt worden, was beispielsweise durch eine Vorrichtung mit Schweißstempel oder ebenfalls mit Laserdurchstrahlschweißen erreicht werden kann. Duch einen entsprechenden Anpressdruck des Polymersubstratdeckels 10 kann die Leiterbahn 6‘‘‘ in die Polymermembran 2 eingedrückt werden, so dass bei der Verbindung mit dem Polymersubstratdeckel 10 keine Lufteinschlüsse entstehen. Aufgrund der Perforationen 4 ergibt sich dabei auch im Bereichen der Leiterbahn 6''' eine echte Schweißverbindung, da sich die Polymermembran 2 mit dem Polymersubstratdeckel 10 dort im aufgeschmolzenen Zustand vermischen und verbinden kann.In the sixth embodiment, the in 5 5 shows a polymer substrate lid additionally shown 10 on the side with the structured trace 6 ''' first applied and then welded, which can be achieved for example by a device with welding stamp or also with laser transmission welding. Duch a corresponding contact pressure of the polymer substrate cover 10 can the conductor track 6 ''' in the polymer membrane 2 be pressed so that when connected to the Polymerubstratdeckel 10 no air pockets arise. Due to the perforations 4 this results also in the areas of the conductor track 6 ''' a real weld, as the polymer membrane 2 with the polymer substrate lid 10 there in the molten state can mix and connect.

Ohne Verwendung der Perforationen 4 ergäbe sich eine Fügung nur in Bereichen, wo ein direkter Kontakt zwischen Polymermembran 2 und Polymersubstratdeckel 10 vorliegt.Without using the perforations 4 This would result in a join only in areas where there is direct contact between the polymer membrane 2 and polymer substrate lids 10 is present.

7 ist eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung eines Polymerschichtsystems gemäß einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a polymer film system according to a seventh embodiment of the present invention. FIG.

Bei der siebenten Ausführungsform gemäß 7 wurde die Metallfolie 3'' nach der Durchführung des Laserbehandlungsschritts L1 ausgehend vom Zustand gemäß 4 zu einer entsprechenden Leiterbahn 6'''' strukturiert. Da die Perforationen 4' nur im Bereich der Leiterbahn 6'''' vorgesehen sind, ließ sich der komplementäre Bereich 6' nach dem Laserbehandlungsschritt L2 einfach entfernen.In the seventh embodiment according to 7 became the metal foil 3 '' after the execution of the laser treatment step L1, starting from the state according to FIG 4 to a corresponding trace 6 '''' structured. Because the perforations 4 ' only in the area of the track 6 '''' are provided, the complementary area settled 6 ' simply remove after the laser treatment step L2.

8a)–d) sind schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Polymerschichtsystems gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die Realisierung einer Durchkontaktierung bei einem Polymerschichtsystem illustriert. 8a) -D) are schematic cross-sectional views for explaining a polymer layer system according to an eighth embodiment of the present invention, which illustrates the realization of a via in a polymer layer system.

Gemäß 8a) wird ein Schichtstapel 1a, 2a, 3a mit einem Polymersubstrat 1a, einer über dem Polymersubstrat 1a angeordneten ersten Polymermembran 2a und einer über der ersten Polymermembran 2a angeordneten ersten Leiterbahn 6a aus einer ersten Metallfolie 3a hergestellt, was beispielsweise mittels des Verfahrens gemäß 1a)1d) erfolgt.According to 8a) becomes a layer stack 1a . 2a . 3a with a polymer substrate 1a one above the polymer substrate 1a arranged first polymer membrane 2a and one over the first polymer membrane 2a arranged first conductor track 6a from a first metal foil 3a made, for example, by the method according to 1a) - 1d) he follows.

In einem weiteren Prozessschritt, welcher in 8b) illustriert ist, wird über der ersten Polymermembran 2a und der ersten Leiterbahn 6a eine zweite Polymermembran 2b gebildet und oberhalb der ersten Leiterbahn 6a ein Kontaktloch 14a in der zweiten Polymermembran 2b geschaffen. Anschließend wird eine zweite Leiterbahn 6b aus einer zweiten Metallfolie 3b auf der zweiten Polymermembran 2b und oberhalb des Kontaktlochs 14a erzeugt. In a further process step, which in 8b) is illustrated above the first polymer membrane 2a and the first trace 6a a second polymer membrane 2 B formed and above the first trace 6a a contact hole 14a in the second polymer membrane 2 B created. Subsequently, a second conductor track 6b from a second metal foil 3b on the second polymer membrane 2 B and above the contact hole 14a generated.

Mit Bezug auf 8c) wird ein Polymersubstratdeckel 10a bereitgestellt, welcher eine Erhöhung 14 aufweist. Regarding 8c) becomes a polymer substrate lid 10a which is an increase 14 having.

Fügt man den Polymersubstratdeckel 10a mit dem erhöhten Bereich 14 gemäß 8c) mit der in 8b) dargestellten Struktur zusammen, so bilden die erste Leiterbahn 6a und die zweite Leiterbahn 6b über dem erhöhten Bereich 14 durch das Kontaktloch 14a einen Kontakt K, wie in 8d) dargestellt.Add the polymer substrate lid 10a with the raised area 14 according to 8c) with the in 8b) represented structure, so form the first trace 6a and the second trace 6b over the elevated area 14 through the contact hole 14a a contact K, as in 8d) shown.

Zur weiteren Verbesserung des Kontaktes K können im Bereich des Kontaktes K auf der ersten Leiterbahn 6a elektrisch leitfähige Klebstoffe verwendet werden, die beispielsweise durch Dispensieren oder Siebdruck aufgebracht werden. Ebenso ist es möglich, auf die erste Leiterbahn 6a im Bereich des Kontakts K ein Lot aufzutragen und das Polymerschichtsystem beim Fügen über die Schmelztemperatur des Lots zu erwärmen. Alternativ kann eine direkte Verschweißung der beiden Leiterbahnen 6a, 6b im Bereich des Kontakts K mittels eines Lasers erfolgen.To further improve the contact K can in the region of the contact K on the first conductor 6a electrically conductive adhesives are used, which are applied for example by dispensing or screen printing. Likewise it is possible on the first trace 6a apply a solder in the region of the contact K and heat the polymer layer system during joining above the melting temperature of the solder. Alternatively, a direct welding of the two conductor tracks 6a . 6b in the region of the contact K by means of a laser.

9a)–c) sind schematische Querschnittsansichten zur Erläuterung eines Polymerschichtsystems gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche die Realisierung eines Thermoelements bei einem Polymerschichtsystem illustriert. 9a) -C) are schematic cross-sectional views for explaining a polymer layer system according to a ninth embodiment of the present invention, which illustrates the realization of a thermocouple in a polymer layer system.

Mit Bezug auf 9a) wird ein Schichtstapel 1c, 2c, 3c, 3d gebildet, welcher ein Polymersubstrat 1c, eine über dem Polymersubstrat 1c angeordnete erste Polymermembran 2c und eine über der ersten Polymermembran 2c angeordnete erste Leiterbahn 6c aus einer ersten Metallfolie 3c sowie eine über der ersten Polymermembran angeordnete zweite Leiterbahn 6d aus einer zweiten Metallfolie aufweist.Regarding 9a) becomes a layer stack 1c . 2c . 3c . 3d formed, which is a polymer substrate 1c , one above the polymer substrate 1c arranged first polymer membrane 2c and one over the first polymer membrane 2c arranged first conductor track 6c from a first metal foil 3c and a second conductor track arranged above the first polymer membrane 6d comprising a second metal foil.

Die erste und zweite Leiterbahn 6c, 6d sind im zentralen Bereich des Polymersubstrats 1c überlappend angeordnet und binden dort einen Thermoelementkontakt 16. Die Anordnung gemäß 9a) lässt sich beispielsweise durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1a)–d) herstellen.The first and second trace 6c . 6d are in the central region of the polymer substrate 1c arranged overlapping and bind there a thermocouple contact 16 , The arrangement according to 9a) can be prepared for example by the method according to any one of claims 1a) -d).

Die Leiterbahnen 6c, 6d bestehen zur Ausbildung einer entsprechenden Thermospannung über dem Thermoelementkontakt 16 aus geeignetem Metallpaaren, wie z. B. NiCr/Ni, FeCu/Ni, Cu/CuNi usw.The tracks 6c . 6d exist to form a corresponding thermal voltage across the thermocouple contact 16 from suitable metal pairs, such as. NiCr / Ni, FeCu / Ni, Cu / CuNi etc.

Weiterhin wird gemäß 9b) ein Polymersubstratdeckel 10b bereitgestellt, welcher eine Kavität 15 aufweist. Über dem Polymersubstratdeckel 10b und der Kavität 15 angeordnet ist eine zweite Polymermembran 2d. Furthermore, according to 9b) a polymer substrate lid 10b provided, which is a cavity 15 having. Over the polymer substrate lid 10b and the cavity 15 arranged is a second polymer membrane 2d ,

Mit Bezug auf 9c) wird der Polymersubstratdeckel 10b mit der Kavität 15 derart auf dem Schichtstapel angeordnet, dass die Kavität 15 im Bereich des Thermoelementkontakts 16 angeordnet ist. Die Kavität 15 ist beispielsweise Teil eines mikrofluidischen Kanals, in dem die Temperatur bestimmt werden soll. Regarding 9c) becomes the polymer substrate lid 10b with the cavity 15 arranged on the layer stack such that the cavity 15 in the area of the thermocouple contact 16 is arranged. The cavity 15 is for example part of a microfluidic channel in which the temperature is to be determined.

Oftmals ist die genaue Temperaturbestimmung innerhalb eines Lab-on-a-Chip-Systems von großem Interesse. Hierbei bestand bisher beispielsweise das Problem, dass miniaturisierte Temperatursensoren, wie z.B. Thermoelemente oder Widerstandsthermometer, nur schlecht in die polymere Umgebung integrierbar sind und ein guter thermischer Kontakt durch die Nähe zur entsprechenden Kavität oft mit der Gefahr eines Lecks verbunden sind. Die oben beschriebene neunte Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Temperaturmessstelle nur durch eine sehr dünne Polymermembran 2c, beispielsweise mit einer Dicke von 25 µm, von der Kavität 15 getrennt ist und damit einen optimalen thermischen Kontakt zur Kavität 15 mit der Zieltemperatur hat. Zusätzlich ist durch das Fügen der Polymermembranen 2c, 2d untereinander bzw. mit dem Polymersubstrat 1c und dem Polymersubstratdeckel 10b die Dichtheit der beschriebenen Anordnung sichergestellt.Often, accurate temperature determination within a lab-on-a-chip system is of great interest. In this case, for example, there has hitherto been the problem that miniaturized temperature sensors, such as thermocouples or resistance thermometers, can only be integrated poorly into the polymeric environment and good thermal contact through proximity to the corresponding cavity is often associated with the risk of leakage. The ninth embodiment described above has the advantage that the temperature measuring point only by a very thin polymer membrane 2c , for example, with a thickness of 25 microns, from the cavity 15 is separated and thus an optimal thermal contact with the cavity 15 with the Target temperature has. In addition, by joining the polymer membranes 2c . 2d with each other or with the polymer substrate 1c and the polymer substrate cover 10b the tightness of the described arrangement ensured.

Versuche haben ergeben, dass derart hergestellte Thermoelemente zuverlässige Messwerte liefern, welche mit denen übereinstimmen, die durch konventionelle Thermoelemente erzielbar sind.Experiments have shown that thermocouples produced in this way provide reliable measured values that match those achievable by conventional thermocouples.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien und Topologien nur beispielhaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt.Although the present invention has been described in terms of preferred embodiments, it is not limited thereto. In particular, the materials and topologies mentioned are only examples and not limited to the illustrated examples.

Beispielsweise kann über der Struktur gemäß 1d) eine weitere Polymermembran und Metallfolie verschweißt und strukturiert werden. Für selbstklebende Metallfolien ist dies uneingeschränkt möglich. Wird eine Ausführungsform der Metallfolie verwendet, bei der ein Laserschweißvorgang zur Haftung zwischen Polymermembran und Metallfolie nötig ist, sollte beachtet werden, dass eine zusätzliche Leiterbahnebene nicht im Schatten (bezogen auf den Laserstrahl) einer zuvor erstellten Struktur angeordnet werden sollte. Für zwei Leiterbahnebenen können jedoch zwei Teilsysteme, wie in dargestellt, hergestellt werden, die dann mit einer zusätzlichen Polymermembran zwischen den Metallfolien verschweißt werden.For example, over the structure according to 1d) Another polymer membrane and metal foil are welded and structured. For self-adhesive metal foils, this is possible without restriction. When using an embodiment of the metal foil that requires laser welding to bond between the polymer membrane and the metal foil, it should be noted that an additional trace level should not be placed in the shadow (relative to the laser beam) of a previously created pattern. For two traces, however, two subsystems, as in can be prepared, which are then welded with an additional polymer membrane between the metal foils.

Oben genannte Verfahren zur Metallisierung von Polymerschichtsystemen lassen sich generell auch dann anwenden, wenn die Fügung von Polymermembran und Polymersubstrat mit anderen Techniken, wie z.B. Kleben oder Ultraschweißen, vor der Bildung des Schichtstapels mit der Metallfolie durchgeführt wurde.The above-mentioned methods for metallizing polymer layer systems can generally also be used if the joining of polymer membrane and polymer substrate is carried out using other techniques, such as e.g. Gluing or ultrasonic welding, was carried out before the formation of the layer stack with the metal foil.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2004232045 A [0005] JP 2004232045 A [0005]
  • DE 102008040882 A1 [0007] DE 102008040882 A1 [0007]
  • DE 10350568 A1 [0008] DE 10350568 A1 [0008]
  • DE 1025570 A1 [0009, 0021] DE 1025570 A1 [0009, 0021]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Sensors and Actuators A 134 (2007), Seiten 161 bis 168 [0006] Sensors and Actuators A 134 (2007), pages 161 to 168 [0006]

Claims (15)

Verfahren zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen mit dem Schritten: Bilden eines Schichtstapels (1, 2, 3; 1, 2, 3'; 1, 2, 3''; 1a, 2a, 3a; 1c, 2c, 3c, 3d) mit einem Polymersubstrat (1; 1a; 1c), einer Metallfolie (3; 3'; 3''; 3a; 3c, 3d) und einer dazwischenliegenden Polymermembran (2; 2a; 2c); Bilden von einem oder mehreren Strukturbereichen (6; 6'''; 6''''; 6a; 6c, 6d) in der Metallfolie (3; 3'; 3''; 3a; 3c, 3d) mittels eines ersten Laserbestrahlungsschrittes (L2; L2'); und Entfernen der Metallfolie (3; 3'; 3''; 3a; 3c, 3d) aus einem zu dem oder den Strukturbereichen (6; 6'''; 6''''; 6a; 6c, 6d) komplementären Bereich (6').Method for metallizing polymer layer systems, comprising the steps of: forming a layer stack ( 1 . 2 . 3 ; 1 . 2 . 3 '; 1 . 2 . 3 ''; 1a . 2a . 3a ; 1c . 2c . 3c . 3d ) with a polymer substrate ( 1 ; 1a ; 1c ), a metal foil ( 3 ; 3 '; 3 ''; 3a ; 3c . 3d ) and an intermediate polymer membrane ( 2 ; 2a ; 2c ); Forming one or more structural areas ( 6 ; 6 '''; 6 ''''; 6a ; 6c . 6d ) in the metal foil ( 3 ; 3 '; 3 ''; 3a ; 3c . 3d ) by means of a first laser irradiation step (L2, L2 '); and removing the metal foil ( 3 ; 3 '; 3 ''; 3a ; 3c . 3d ) from one to the structural area (s) ( 6 ; 6 '''; 6 ''''; 6a ; 6c . 6d ) complementary area ( 6 ' ). Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein zweiter Laserbestrahlungsschritt (L1) durch eine von der Polymermembran (2; 2a, 2c) abgewandte Oberfläche (O1) des Polymersubstrats (1; 1a; 1c) durchgeführt wird, wodurch eine Schweißverbindung zwischen dem Polymersubstrat (1; 1a; 1c) und der Polymermembran (2; 2a; 2c) und eine Adhäsion zwischen der Polymermembran (2; 2a; 2c) und der Metallfolie (3; 3'; 3''; 3a; 3c, 3d) entsteht.The method of claim 1, wherein a second laser irradiation step (L1) is performed by one of the polymer membrane (FIG. 2 ; 2a . 2c ) facing away from surface (O1) of the polymer substrate ( 1 ; 1a ; 1c ), whereby a welded joint between the polymer substrate ( 1 ; 1a ; 1c ) and the polymer membrane ( 2 ; 2a ; 2c ) and an adhesion between the polymer membrane ( 2 ; 2a ; 2c ) and the metal foil ( 3 ; 3 '; 3 ''; 3a ; 3c . 3d ) arises. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schichtstapel (1, 2, 3; 1, 2, 3'; 1, 2, 3''; 1a, 2a, 3a; 1c, 2c, 3c, 3d) beim zweiten Laserbehandlungsschritt (L1) in eine für Laserbestrahlung transparente Einspanneinrichtung (15a, 15b) eingespannt wird.Method according to claim 2, wherein the layer stack ( 1 . 2 . 3 ; 1 . 2 . 3 '; 1 . 2 . 3 ''; 1a . 2a . 3a ; 1c . 2c . 3c . 3d in the second laser treatment step (L1) into a laser irradiation transparent clamping device ( 15a . 15b ) is clamped. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei beim ersten Laserbestrahlungsschritt (L2) ein Laserstrahl auf eine der Polymermembran abgewandte Oberseite (O2) der Metallfolie (3; 3'; 3''; 3a; 3c, 3d) gerichtet wird und entsprechende Schnittlinien (LL) in der Metallfolie (3; 3'; 3''; 3a; 3c, 3d) bildet.The method of claim 1, 2 or 3, wherein in the first laser irradiation step (L2) a laser beam on a polymer membrane facing away from the top (O2) of the metal foil ( 3 ; 3 '; 3 ''; 3a ; 3c . 3d ) and corresponding cut lines (LL) in the metal foil ( 3 ; 3 '; 3 ''; 3a ; 3c . 3d ). Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei beim ersten Laserbestrahlungsschritt (L2) ein Laserstrahl auf eine der Polymermembran abgewandte Oberseite (O2) der Metallfolie (3; 3'; 3''; 3a; 3c, 3d) gerichtet wird und den zu dem oder den Strukturbereichen (6; 6'''; 6''''; 6a; 6c, 6d) komplementären Bereich (6') abträgt und wobei der eine oder die mehreren Strukturbereiche (6; 6'''; 6''''; 6a; 6c, 6d) auf der Polymermembran (2; 2a; 2c) verbleiben.The method of claim 1, 2 or 3, wherein in the first laser irradiation step (L2) a laser beam on a polymer membrane facing away from the top (O2) of the metal foil ( 3 ; 3 '; 3 ''; 3a ; 3c . 3d ) and to the structural area (s) ( 6 ; 6 '''; 6 ''''; 6a ; 6c . 6d ) complementary area ( 6 ' ) and wherein the one or more structural regions ( 6 ; 6 '''; 6 ''''; 6a ; 6c . 6d ) on the polymer membrane ( 2 ; 2a ; 2c ) remain. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polymersubstrat (1; 1a; 1c) vor dem Bilden des Schichtstapels (1, 2, 3; 1, 2, 3'; 1, 2, 3''; 1a, 2a, 3a; 1c, 2c, 3c, 3d) mit der Polymermembran (2; 2a; 2c) verbunden wird.Process according to claim 1, wherein the polymer substrate ( 1 ; 1a ; 1c ) before forming the layer stack ( 1 . 2 . 3 ; 1 . 2 . 3 '; 1 . 2 . 3 ''; 1a . 2a . 3a ; 1c . 2c . 3c . 3d ) with the polymer membrane ( 2 ; 2a ; 2c ) is connected. Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein zweiter Laserbestrahlungsschritt (L1) durch eine von der Polymermembran (2; 2a, 2c) abgewandte Oberfläche (O1) des Polymersubstrats (1; 1a; 1c) derart durchgeführt wird, dass eine Adhäsion zwischen der Polymermembran (2; 2a; 2c) und der Metallfolie (3; 3'; 3''; 3a; 3c, 3d) nur in dem einem oder den mehreren Strukturbereichen (6; 6'''; 6''''; 6a; 6c, 6d) in der Metallfolie (3; 3'; 3''; 3a; 3c, 3d) entsteht.The method of claim 6, wherein a second laser irradiation step (L1) is performed by one of the polymer membrane (FIG. 2 ; 2a . 2c ) facing away from surface (O1) of the polymer substrate ( 1 ; 1a ; 1c ) is carried out in such a way that an adhesion between the polymer membrane ( 2 ; 2a ; 2c ) and the metal foil ( 3 ; 3 '; 3 ''; 3a ; 3c . 3d ) only in the one or more structural areas ( 6 ; 6 '''; 6 ''''; 6a ; 6c . 6d ) in the metal foil ( 3 ; 3 '; 3 ''; 3a ; 3c . 3d ) arises. Verfahren nach Anspruch 2, wobei in der Metallfolie (3; 3'; 3''; 3a; 3c, 3d) zumindest bereichsweise Perforationen (4; 4') vorgesehen werden, in die die Polymermembran (2; 2a; 2c) beim zweiten Laserbestrahlungsschritt (L1) einfließt.Method according to claim 2, wherein in the metal foil ( 3 ; 3 '; 3 ''; 3a ; 3c . 3d ) at least partially perforations ( 4 ; 4 ' ) into which the polymer membrane ( 2 ; 2a ; 2c ) at the second laser irradiation step (L1). Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Perforationen (4') kegelartig ausgebildet werden und sich die Kegel von der Polymermembran (2; 2a; 2c) wegweisend aufweiten.Method according to claim 8, wherein the perforations ( 4 ' ) are cone-shaped and the cones of the polymer membrane ( 2 ; 2a ; 2c ) spread groundbreaking. Verfahren zum Metallisieren von Polymerschichtsystemen mit dem Schritten: Bilden eines Schichtstapels (1, 2, 3'; 1, 2, 3'') mit einem Polymersubstrat (1), einer strukturierten, zumindest bereichsweise mit Perforationen (4; 4') versehenen Metallfolie (3'; 3'') und einer dazwischenliegenden Polymermembran (2); wobei nach dem Bilden des Schichtstapels (1, 2, 3'; 1, 2, 3'') ein Laserbestrahlungsschritt (L1) durch eine von der Polymermembran (2) abgewandte Oberfläche (O1) des Polymersubstrats (1) durchgeführt wird, wodurch eine Schweißverbindung zwischen dem Polymersubstrat (1) und der Polymermembran (2) entsteht; und wobei die Polymermembran (2) beim Laserbestrahlungsschritt (L1) in die Perforationen (4; 4') einfließt und Stege (2a; 2a') ausbildet. Method for metallizing polymer layer systems, comprising the steps of: forming a layer stack ( 1 . 2 . 3 '; 1 . 2 . 3 '' ) with a polymer substrate ( 1 ), a structured, at least partially with perforations ( 4 ; 4 ' ) provided metal foil ( 3 '; 3 '' ) and an intermediate polymer membrane ( 2 ); wherein after forming the layer stack ( 1 . 2 . 3 '; 1 . 2 . 3 '' ) a laser irradiation step (L1) through one of the polymer membrane ( 2 ) facing away from surface (O1) of the polymer substrate ( 1 ), whereby a welded joint between the polymer substrate ( 1 ) and the polymer membrane ( 2 ) arises; and wherein the polymer membrane ( 2 ) at the laser irradiation step (L1) in the perforations ( 4 ; 4 ' ) flows in and webs ( 2a ; 2a ' ) trains. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Perforationen (4') kegelartig ausgebildet werden und sich die Kegel von der Polymermembran (2) wegweisend aufweiten.Method according to claim 10, wherein the perforations ( 4 ' ) are cone-shaped and the cones of the polymer membrane ( 2 ) spread groundbreaking. Polymerschichtsystem mit: einem Schichtstapel (1, 2, 3'; 1, 2, 3'') mit einem Polymersubstrat (1), einer strukturierten, zumindest bereichsweise mit Perforationen (4; 4') versehenen Metallfolie (3'; 3'') mit einem oder mehreren Strukturbereichen (6'''; 6'''') und einer dazwischenliegenden Polymermembran (2); einer Schweißverbindung zwischen dem Polymersubstrat (1) und der Polymermembran (2); und wobei sich die Polymermembran (2) in die Perforationen (4; 4') erstreckt.Polymer layer system comprising: a layer stack ( 1 . 2 . 3 '; 1 . 2 . 3 '' ) with a polymer substrate ( 1 ), a structured, at least partially with perforations ( 4 ; 4 ' ) provided metal foil ( 3 '; 3 '' ) with one or more structural areas ( 6 '''; 6 '''' ) and an intermediate polymer membrane ( 2 ); a welded connection between the polymer substrate ( 1 ) and the polymer membrane ( 2 ); and wherein the polymer membrane ( 2 ) in the perforations ( 4 ; 4 ' ). Polymerschichtsystem nach Anspruch 12, wobei die Perforationen (4') kegelartig ausgebildet sind und sich die Kegel von der Polymermembran (2) wegweisend aufweiten.Polymer layer system according to claim 12, wherein the perforations ( 4 ' ) are cone-shaped and the cones of the polymer membrane ( 2 ) spread groundbreaking. Polymerschichtsystem mit: einem Schichtstapel (1a, 2a, 3a) mit einem Polymersubstrat (1a), einer über dem Polymersubstrat (1a) angeordneten ersten Polymermembran (2a) und einer über der ersten Polymermembran (2a) angeordneten ersten Leiterbahn (6a) aus einer ersten Metallfolie (3a), vorzugsweise hergestellt durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9; und einer über der ersten Leiterbahn (6a) angeordneten zweiten Polymermembran (2b) mit einem Kontaktloch (14a) und einer über der zweiten Polymermembran (2b) und dem Kontaktloch (14a) angeordneten zweiten Leitebahn (6b) aus einer zweiten Metallfolie (3b); und einem Polymersubstratdeckel (10a) mit einem erhöhten Bereich (14), welcher derart auf der zweiten Leiterbahn (6b) und der zweiten Polymermembran (2b) angeordnet ist, dass die erste Leiterbahn (6a) und die zweite Leiterbahn (6b) über dem erhöhten Bereich (14) durch das Kontaktloch (14a) einen Kontakt (K) bilden. Polymer layer system comprising: a layer stack ( 1a . 2a . 3a ) with a polymer substrate ( 1a ), one above the polymer substrate ( 1a ) arranged first polymer membrane ( 2a ) and one over the first polymer membrane ( 2a ) arranged first conductor track ( 6a ) from a first metal foil ( 3a ), preferably prepared by the process according to any one of claims 1 to 9; and one above the first track ( 6a ) arranged second polymer membrane ( 2 B ) with a contact hole ( 14a ) and one over the second polymer membrane ( 2 B ) and the contact hole ( 14a ) arranged second track ( 6b ) from a second metal foil ( 3b ); and a polymer substrate cover ( 10a ) with a raised area ( 14 ), which in such a way on the second conductor track ( 6b ) and the second polymer membrane ( 2 B ) is arranged that the first conductor track ( 6a ) and the second conductor track ( 6b ) above the raised area ( 14 ) through the contact hole ( 14a ) form a contact (K). Polymerschichtsystem mit: einem Schichtstapel (1c, 2c, 3c, 3d) mit einem Polymersubstrat (1c), einer über dem Polymersubstrat (1c) angeordneten ersten Polymermembran (2c) und einer über der ersten Polymermembran (2c) angeordneten ersten Leiterbahn (6c) aus einer ersten Metallfolie (3c) und einer über der ersten Polymermembran (2c) angeordneten zweiten Leiterbahn (6d) aus einer zweiten Metallfolie (3d), wobei die erste und zweite Leiterbahn (6c, 6d) einen Thermoelementkontakt (16) bilden, vorzugsweise hergestellt durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9; und einem Polymersubstratdeckel (10b), welcher eine Kavität (15) aufweist, mit einer über dem Polymersubstratdeckel (10b) und der Kavität (15) angeordneten zweiten Polymermembran (2d); wobei der Polymersubstratdeckel (10b) derart auf dem Schichtstapel (1c, 2c, 3c, 3d) angeordnet ist, dass die Kavität (15) im Bereich des Thermoelementkontakts (16) angeordnet ist.Polymer layer system comprising: a layer stack ( 1c . 2c . 3c . 3d ) with a polymer substrate ( 1c ), one above the polymer substrate ( 1c ) arranged first polymer membrane ( 2c ) and one over the first polymer membrane ( 2c ) arranged first conductor track ( 6c ) from a first metal foil ( 3c ) and one over the first polymer membrane ( 2c ) arranged second conductor track ( 6d ) from a second metal foil ( 3d ), wherein the first and second conductor track ( 6c . 6d ) a thermocouple contact ( 16 ), preferably prepared by the process according to any one of claims 1 to 9; and a polymer substrate cover ( 10b ), which has a cavity ( 15 ), with an over the polymer substrate cover ( 10b ) and the cavity ( 15 ) arranged second polymer membrane ( 2d ); the polymer substrate cover ( 10b ) on the layer stack ( 1c . 2c . 3c . 3d ) is arranged that the cavity ( 15 ) in the area of the thermocouple contact ( 16 ) is arranged.
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